JP2007198607A - One-way clutch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一方向クラッチに関する。この一方向クラッチは、例えば種々な機器の送り機構、あるいは自動車のオルターネータ、エアコンディショナ用コンプレッサ、ウォーターポンプ、冷却ファンなどの補機のプーリに用いられる。 The present invention relates to a one-way clutch. This one-way clutch is used, for example, for a feed mechanism of various devices, or an auxiliary machine pulley such as an automobile alternator, a compressor for an air conditioner, a water pump, and a cooling fan.
一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配設される外輪と内輪とを同期回転させるロック状態と、相対回転させるフリー状態とに切り換えるものである。 The one-way clutch switches between a locked state in which an outer ring and an inner ring disposed concentrically inside and outside in the radial direction are synchronously rotated and a free state in which the outer ring is relatively rotated.
ここで、例えば、ころを用いるタイプの一方向クラッチでは、内・外輪間の径方向対向空間の円周数カ所にくさび状空間が設けられ、このくさび状空間にころが配置される。このくさび状空間は、例えば外輪の内周面の円周数カ所に設けられる径方向外向きに凹む凹曲面からなるカム面と、径方向内側に配設される内輪の外周面とで形成される。 Here, for example, in a one-way clutch of a type using rollers, wedge-shaped spaces are provided at several circumferential positions in the radially opposed space between the inner and outer rings, and the rollers are arranged in the wedge-shaped spaces. The wedge-shaped space is formed by, for example, a cam surface formed of a concave curved surface that is recessed outward in the radial direction, provided at several circumferential positions on the inner peripheral surface of the outer ring, and an outer peripheral surface of the inner ring that is disposed radially inward. .
ところで、一方向クラッチのクラッチ機能部分に使用する潤滑剤としては、一般的に、ウレア系のグリースを用いている(特許文献1参照)。
上記従来例では、ロック状態において、ころの摩擦力により内・外輪を一体化させるのであるが、低温から高温までの広い温度範囲においてかみ合い性と耐摩耗性を両立できない場合があった。具体的に、低温時にはころのかみ合い性が劣り、高温時には耐摩耗性が劣る。 In the conventional example described above, the inner and outer rings are integrated by the frictional force of the rollers in the locked state, but there are cases in which both engagement and wear resistance cannot be achieved in a wide temperature range from low temperature to high temperature. Specifically, the roller has poor meshing properties at low temperatures and wear resistance at high temperatures.
ところで、本願出願人は、オルタネータに一方向クラッチを搭載し、クランクシャフトの回転数が低下するときに、オルタネータのロータの回転をその慣性力により継続させるようにして、発電効率を高めるようにしたものを提案しているが、このような構造では、エンジンの振動がオルタネータのプーリに対して当該プーリを回転駆動するベルトを介して、ほぼ常時、伝わるために、特に耐摩耗性が低下しやすい。 By the way, the applicant of the present application is equipped with a one-way clutch in the alternator, and when the rotation speed of the crankshaft decreases, the rotation of the alternator rotor is continued by its inertial force to increase the power generation efficiency. Although such a structure has been proposed, the vibration of the engine is almost always transmitted to the alternator pulley via a belt that rotationally drives the pulley, so that wear resistance is particularly likely to deteriorate. .
このような事情に鑑み、本発明は、一方向クラッチにおいて、低温から高温までの広い温度範囲における状態切り換え動作の安定化と耐摩耗性を両立できるようにすることを目的としている。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to make it possible to achieve both stabilization of state switching operation and wear resistance in a wide temperature range from low temperature to high temperature in a one-way clutch.
請求項1の発明にかかる一方向クラッチは、径方向内外に同心状に配設される2つの環体を同期回転させる状態と相対回転させる状態とに切り換える一方向クラッチであって、状態切り換え要素の動作部位に使用する潤滑剤が、圧力粘度係数(25℃時)12GPa-1以上64.4GPa-1以下、ちょう度(25℃時)240〜310、トラクション係数0.02以上0.066以下に設定されてなるエステル系あるいは合成油系の基油にウレア系の増ちょう剤を配合した成分とされる。 A one-way clutch according to a first aspect of the present invention is a one-way clutch that switches between a state in which two annular members disposed concentrically in and out of a radial direction are synchronously rotated and a state in which they are rotated relative to each other. The lubricant used for the operating part is pressure viscosity coefficient (at 25 ° C.) 12 GPa −1 or more and 64.4 GPa −1 or less, consistency (at 25 ° C.) 240 to 310, traction coefficient 0.02 or more and 0.066 or less It is a component in which a urea-based thickener is blended with an ester-based or synthetic oil-based base oil.
請求項2の発明にかかる一方向クラッチは、上記請求項1の状態切り換え要素が、前記2つの環体間に形成されるくさび状空間に転動可能に配設されるころとされる。
The one-way clutch according to the invention of
請求項3の発明にかかる一方向クラッチは、上記請求項1または2の潤滑剤のちょう度(25℃時)が240〜310でかつトラクション係数(25℃時)が0.02以上となるように前記基油と増ちょう剤との配合割合が設定されている。
The one-way clutch according to the invention of claim 3 is such that the consistency (at 25 ° C.) of the lubricant of
以上、本発明では、要するに、使用する潤滑剤の成分を選定しているから、低温時でも状態切り換え要素の動きが安定するようになり、また、高温時でも状態切り換え要素および動作面が摩耗しにくくなる。 As described above, in the present invention, the components of the lubricant to be used are selected, so that the movement of the state switching element becomes stable even at a low temperature, and the state switching element and the operating surface are worn even at a high temperature. It becomes difficult.
特に、請求項2の発明のように状態切り換え要素をころとすれば、ころがくさび状空間の狭い側に対して転動するときに滑りが発生しにくくなる。 In particular, if the state switching element is a roller as in the second aspect of the invention, slipping is less likely to occur when the roller rolls against the narrow side of the wedge-shaped space.
また、請求項3の発明のように潤滑剤の特性を特定すれば、ころなどの状態切り換え要素の動きがさらに安定する。 Further, if the characteristics of the lubricant are specified as in the third aspect of the invention, the movement of the state switching element such as a roller is further stabilized.
請求項1ないし3の発明では、低温から高温までの広い温度範囲における状態切り換え動作の安定化と耐摩耗性を両立できるようになって、信頼性ならびに寿命の向上に貢献できるようになる。 According to the first to third aspects of the present invention, it is possible to achieve both stabilization of the state switching operation and wear resistance in a wide temperature range from low temperature to high temperature, thereby contributing to improvement in reliability and life.
特に、請求項2の発明では、前述の状態切り換え要素をころとしており、ころがくさび状空間の狭い側に対して転動するときの滑りを防止できるようになる。
In particular, in the invention of
また、請求項3の発明では、潤滑剤の特性を特定しており、ころなどの状態切り換え要素の動作安定性がさらに安定する。 In the invention of claim 3, the characteristics of the lubricant are specified, and the operation stability of the state switching element such as a roller is further stabilized.
本発明を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 The present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
図1ないし 図3に本発明の一実施形態を示している。図1は、一方向クラッチの縦断正面図、 図2は、保持器とこれに収容されたころを示す展開平面図、 図3は、一方向クラッチの正面図である。 1 to 3 show one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal front view of a one-way clutch, FIG. 2 is a developed plan view showing a cage and rollers accommodated therein, and FIG. 3 is a front view of the one-way clutch.
図中、10は一方向クラッチの全体を示している。この一方向クラッチ10は、外輪11と、内輪12と、複数のころ13と、保持器14と、複数のコイルバネ15とを備えている。
In the figure, reference numeral 10 denotes the entire one-way clutch. The one-way clutch 10 includes an
外輪11と内輪12は、径方向内外に同心状に配設される。このうち、内輪12の外周面の円周数カ所には、外輪11との間で対向間隔を周方向一方へ向けて狭くするくさび状空間を形成するためのカム面12aが設けられている。このカム面12aは、平坦なキー状に形成されており、それによって内輪12の外形があたかも多角形のようになっている。
The
複数のころ13は、前述のカム面12aと外輪11内周面との間に形成されるくさび状空間において周方向に転動可能に配設されるものである。
The plurality of
保持器14は、内輪12の外周面において周方向で部分的に残存する円筒部分に対して外嵌され、内輪12の各カム面12aに対応する領域に径方向内外に貫通しかつ複数のころ13それぞれが個別に収納されるポケット14aを備えている。この保持器14は、その軸方向一端に設けられる凸部14bが内輪12に設けられるスリット状の凹部12bに対して嵌合されることによって内輪12に固定されている。
The
複数のコイルバネ15は、上記保持器14の各ポケット14a内にころ13と周方向で隣り合う状態に圧縮状態で収納配設されている。これらの各コイルバネ15は、その伸張復元力により各ころ13をくさび状空間の狭い側へ押圧するようになっている。特に、この実施形態では、前述のコイルバネ15として、ころ13のスキューを回避させるために、端面から見て楕円形のものを用いることにより、ころ13の軸方向で可及的に広い領域に当てるようにしている。
The plurality of
次に、上記一方向クラッチ10の動作を説明する。 Next, the operation of the one-way clutch 10 will be described.
まず、外輪11を一方向のみに回転駆動させて内輪12を従動させる形態で使用する場合には、外輪11の回転速度を上昇させるとき、ころ13がくさび状空間の狭い側へ転動させられて外輪11と内輪12との間にかみ込むので、内輪12が外輪11と一体化して同期回転することになる。この状態がロック状態である。
First, when the
但し、外輪11の回転速度が下がるなどして内輪12の回転速度が外輪11よりも速くなると、ころ13がコイルバネ14のばね力に抗してくさび状空間の広い側へ転動させられて自転するようになるので、外輪11と内輪12とが相対回転することになる。この状態がフリー状態である。
However, when the rotational speed of the
そして、外輪11を両方向に任意に回転させる形態で使用する場合には、外輪11が 図1の時計方向に回転すると、上述したようなロック状態になって、内輪12が外輪11と同一方向に同期回転することになるが、外輪11が 図1の反時計方向に回転すると、上述したようなフリー状態になって、外輪11から内輪12に対して回転動力が伝達されなくなり、外輪11のみが回転し、内輪12が非回転となる。
When the
ところで、上述した一方向クラッチ10には、例えばエステル系または合成油系の基油に対してウレア系の増ちょう剤を混入した潤滑剤が使用されている。 By the way, for the one-way clutch 10 described above, for example, a lubricant in which a urea-based thickener is mixed with an ester-based or synthetic oil-based base oil is used.
この潤滑剤の基油については、圧力粘度係数が25℃時に12GPa-1以上(好ましくは16GPa-1以上)のものを選定している。また、潤滑剤における基油と増ちょう剤の配合割合は、ちょう度を25℃時に240〜310(好ましくは270〜290)に、またトラクション係数を25℃時に0.02以上(好ましくは0.04以上)にするように設定されている。 For the base oil of the lubricant pressure viscosity coefficient 25 ° C. at 12 GPa -1 or more (preferably 16 GPa -1 or more) are selected ones. The blending ratio of the base oil and the thickener in the lubricant is such that the consistency is 240 to 310 (preferably 270 to 290) at 25 ° C., and the traction coefficient is 0.02 or more (preferably 0.00) at 25 ° C. 04 or higher).
ここで、上述した一方向クラッチ10について種々な潤滑剤を使用したときのかみ合い性や耐摩耗性について実験により評価したので、説明する。 Here, since the engagement property and wear resistance when various lubricants are used for the one-way clutch 10 described above were evaluated by experiments, they will be described.
この実験では、潤滑剤として、下記表1に示す実施形態1〜4と、下記表2に示す比較例1〜4との合計8つを用意した。 In this experiment, a total of eight lubricants including Embodiments 1 to 4 shown in Table 1 below and Comparative Examples 1 to 4 shown in Table 2 below were prepared.
実施形態1〜4の潤滑剤では、基油をエステル油あるいは合成油として、圧力粘度係数(25℃時)を12GPa-1以上、潤滑剤のちょう度(25℃時)を240〜310、潤滑剤のトラクション係数(25℃時)を0.02以上にそれぞれ特定している。 In the lubricants of Embodiments 1 to 4, the base oil is ester oil or synthetic oil, the pressure viscosity coefficient (at 25 ° C.) is 12 GPa −1 or more, the consistency of the lubricant (at 25 ° C.) is 240 to 310, and lubrication is performed. The traction coefficient of the agent (at 25 ° C.) is specified to be 0.02 or more.
比較例1〜4の潤滑剤は、基油および増ちょう剤を本発明で特定するものを使用しているが、比較例1の潤滑剤は、ちょう度およびトラクション係数を本発明範囲外に設定しており、比較例2の潤滑剤は、圧力粘度係数およびちょう度を本発明範囲外に設定しており、比較例3の潤滑剤は、トラクション係数を本発明範囲外に設定しており、さらに、比較例4の潤滑剤は、圧力粘度係数を本発明範囲外に設定している。 The lubricants of Comparative Examples 1 to 4 use the base oil and the thickener specified in the present invention, but the lubricant of Comparative Example 1 sets the consistency and traction coefficient outside the scope of the present invention. The lubricant of Comparative Example 2 has a pressure viscosity coefficient and consistency set outside the scope of the present invention, and the lubricant of Comparative Example 3 has a traction coefficient set outside the scope of the present invention. Furthermore, the lubricant of Comparative Example 4 has a pressure viscosity coefficient set outside the scope of the present invention.
結果としては、実施形態1〜4の潤滑剤では、ころ13のかみ合い動作が長期にわたって円滑であり、またころ13やカム面12aに大きな摩耗が発生しなかったが、比較例1の潤滑剤ではかみ合い性が若干低下し、比較例2の潤滑剤では耐摩耗性が著しく低下し、比較例3の潤滑剤ではかみ合い性が著しく低下し、さらに比較例4の潤滑剤ではかみ合い性および耐摩耗性の両方とも若干低下する結果になった。
As a result, in the lubricants of Embodiments 1 to 4, the meshing operation of the
このような結果から、基油の圧力粘度係数(25℃時)を12GPa-1以上に設定すると、耐圧性が増して油膜切れが起こりにくくなる傾向となり、また、ちょう度(25℃時)を240〜310に設定すると、流動性が増して摩耗抑制効果が増す傾向となり、さらに、トラクション係数(25℃時)を0.02以上に設定すると、ころ13が滑りにくくなってかみ合い性が優れる傾向となると言える。
From these results, when the pressure viscosity coefficient (at 25 ° C.) of the base oil is set to 12 GPa −1 or more, the pressure resistance increases and the oil film is less likely to break, and the consistency (at 25 ° C.) is increased. When it is set to 240 to 310, the fluidity tends to increase and the wear suppression effect tends to increase. Further, when the traction coefficient (at 25 ° C.) is set to 0.02 or more, the
以上説明した一方向クラッチ10では、低温時でもころ13の動きが安定するうえ、高温時でもころ13およびそれの接触相手(内輪12のカム面12aや外輪11内周面)が摩耗しにくくなり、信頼性ならびに寿命の向上に貢献できるようになる。
In the one-way clutch 10 described above, the movement of the
ところで、上述した一方向クラッチ10は、例えば自動車などのエンジンに装着される各種の補機のプーリに内蔵することができる。具体的に、上記一方向クラッチ10を自動車の補機としてのオルタネータのプーリに組み込んだ例を、 図4に示す。 図4は、一方向クラッチを内蔵したプーリユニットの縦断側面図である。 By the way, the above-described one-way clutch 10 can be incorporated in pulleys of various auxiliary machines mounted on an engine such as an automobile. Specifically, an example in which the one-way clutch 10 is incorporated in a pulley of an alternator as an auxiliary machine of an automobile is shown in FIG. FIG. 4 is a vertical side view of a pulley unit incorporating a one-way clutch.
図中、Aはプーリユニットの全体を示しており、1はプーリ、2は回転軸、3,3は転がり軸受である。プーリ1は、その外周面に駆動ベルトBが巻き掛けられるベルト溝1aが設けられている。回転軸2は、オルタネータの入力軸となるものである。転がり軸受3,3は、プーリ1と回転軸2との対向環状空間の軸方向両側に配設されて主としてラジアル荷重を負担するもので、いずれも一般的な深溝玉軸受とされる。
In the figure, A indicates the whole pulley unit, 1 is a pulley, 2 is a rotating shaft, and 3 and 3 are rolling bearings. The pulley 1 is provided with a
図示例のプーリユニットAでは、2つの転がり軸受3,3の内・外輪間の軸方向外端側にのみシール部材5が装着されており、この2つのシール部材5により、一方向クラッチ10と転がり軸受3,3を密封し、これら一方向クラッチ10と2つの転がり軸受3,3とに対して、共通の潤滑剤をそれぞれ使用させるようになっている。
In the illustrated pulley unit A, the
図例のプーリユニットAでは、プーリ1と回転軸2との対向環状空間に一方向クラッチ10を配設している。この例では、プーリ1に一方向クラッチ10の外輪11が、また、回転軸2に一方向クラッチ10の内輪12がそれぞれ圧入により嵌合されている。
In the illustrated pulley unit A, a one-way clutch 10 is disposed in an opposed annular space between the pulley 1 and the
このようなプーリユニットAでは、プーリ1を一方向のみに回転させ、その回転速度を任意に変化させるような形態で使用される。その動作としては、上述した一方向クラッチ10の動作説明と同様である。 Such a pulley unit A is used in such a form that the pulley 1 is rotated only in one direction and the rotation speed is arbitrarily changed. The operation is the same as that described for the operation of the one-way clutch 10 described above.
つまり、ベルトBによりプーリ1が所要方向に回転されると、その回転上昇に伴い一方向クラッチ10がロック状態になってプーリ1から内輪12および回転軸2に対して回転動力をほぼ1:1の割合で伝達するようになる。
That is, when the pulley 1 is rotated in the required direction by the belt B, the one-way clutch 10 is locked as the rotation rises, and the rotational power from the pulley 1 to the
但し、仮に、プーリ1の回転上昇過程で、プーリ1の回転速度が一時的に低下すると、内輪12および回転軸2の回転速度が回転慣性力によりプーリ1の回転速度よりも一瞬速くなるので、一方向クラッチ10がフリー状態となってプーリ1から回転軸2に対する回転動力の伝達が遮断されるようになる。
However, if the rotational speed of the pulley 1 temporarily decreases in the process of increasing the rotation of the pulley 1, the rotational speed of the
この後、再びプーリ1の回転速度が回転軸2よりも速くなると、一方向クラッチ10が再びロック状態となるので、プーリ1から回転軸2に対して回転動力が伝達されることになる。
Thereafter, when the rotational speed of the pulley 1 becomes faster than that of the
このように、プーリ1の回転速度が高低変動(脈動)するようなことがあっても、一方向クラッチ10がロック状態とフリー状態に適宜切り換わって、プーリ1の回転速度の脈動を整流化して、回転軸2にリニアに伝達させるようになっている。また、プーリ1の回転速度を減速するときにも、一方向クラッチ10がフリー状態になって回転軸2を自身の回転慣性力でもって高速回転させることができるので、オルタネータの発電効率を高めることができる。
As described above, even if the rotational speed of the pulley 1 fluctuates (pulsates), the one-way clutch 10 is appropriately switched between the locked state and the free state, and the pulsation of the rotational speed of the pulley 1 is rectified. Thus, the
このようなプーリユニットAでは、エンジンからの振動を頻繁に受けるが、一方向クラッチ10に上述した特有の潤滑剤を使用しているから、一方向クラッチ10の動作安定化と耐摩耗性が長期にわたって高められるなど、プーリユニットAの信頼性ならびに寿命の向上に貢献できるようになる。 In such a pulley unit A, vibrations from the engine are frequently received. However, since the above-described specific lubricant is used for the one-way clutch 10, the operation stability and wear resistance of the one-way clutch 10 are long-lasting. It is possible to contribute to the improvement of the reliability and life of the pulley unit A.
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Various application and deformation | transformation can be considered.
(1)上記一方向クラッチ10において、ころ13をスプラグなどとすることができ、また、コイルバネ14を板ばねや弾性片などとすることができる。
(1) In the one-way clutch 10, the
(2)上記実施形態では、一方向クラッチ10のカム面12aを内輪12側に形成した例を挙げているが、外輪11側に設けたものにも本発明を適用できる。但し、上記実施形態のように内輪12にカム面12aを設けた構造は、高速回転域でも遠心力によってころ13がロック位置から不必要に外れるのを防止できるなど、高速回転での使用に適している。
(2) In the above embodiment, the
10 一方向クラッチ
11 外輪
12 内輪
12a カム面
13 ころ
14 保持器
14a ポケット
15 コイルバネ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 One-way clutch 11
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2007
- 2007-04-23 JP JP2007113032A patent/JP2007198607A/en active Pending
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